Повышение эффективности механизированных процессов производства картофеля в зоне Урала путем совершенствования технических средств для ресурсосоемких технологических операций

Актуальность темы

Программы развития подотрасли производства картофеля, перевода его на индустриальную основу разрабатываются во многих областях и краях. Тормозом индустриализации производства является сокращение числа крупных производителей картофеля, при росте объемов производства фермерскими хозяйствами и в личных подсобных хозяйствах, где трудозатраты в пять и более раз выше, чем в специализированных предприятиях с индустриальной технологией производства. Для некоторых муниципальных образований основной удельный вес производства картофеля (до 90%) приходится на индивидуальные и личные подсобные хозяйства.

Отсутствие во многих хозяйствах системы машин для комплексной механизации производства картофеля и рациональной системы перемещения продукции от поля до потребителя вызывает большой недобор продукции и высокие трудозатраты.

Опыт показывает, что эффективность производства картофеля всегда выше в специализированных предприятиях и подразделениях.

Мировой опыт свидетельствует об эффективности укрупнения предприятий, занимающихся производством картофеля. В США фермы, выращивающие картофель на площадях 100 и более гектаров, производят свыше 70% его валового производства.

Анализ показал, что затраты труда механизаторов на междурядной обработке посадок, уборке картофеля копателем, транспортировке урожая в три раза превышают средние значения по технологии, а суммарные эксплуатационные затраты средств на посадке, уборке и закладке на хранение превышают средние значения в 2,0−2,5 раза.

На основании раскрытия причинно-следственной связи составляющих производства картофеля центральная гипотеза выглядит следующим образом: повышение эффективности производства картофеля возможно путем совершенствования наиболее затратных (пиковых по величине относительно других) составляющих технологии производства и технических средств по ее реализации на основе формирования профиля клубненесущего слоя, исключающего уплотнение его в период ухода за посадками, повышения степени механизации погрузочных работ и проходимости транспортных агрегатов.

Работа выполнена согласно заданию 16.06 и заданию 0.СХ.108 «Разработать и внедрить комплекс мероприятий по повышению эффективности использования. тракторов, автомобилей, сельскохозяйственных машин для Нечерноземной зоны РСФСР», программе «Нечерноземье», областным комплексным программам развития производства картофеля.

Цель работы — повышение эффективности производства картофеля путем совершенствования состава, технико-технологических параметров и эксплуатационных характеристик технологических комплексов с учетом почвенно-климатических условий производства.

Объект исследования. Механизированные процессы возделывания и транспортирования картофеля.

Предмет исследований. Закономерности функционирования технических средств и их элементов при реализации технологических процессов возделывания и перемещения картофеля с учетом факторов, оказывающих влияние на технико-экономические показатели объектов исследования.

Научная новизна. Разработана методология и произведена оценка значимости факторов, влияющих на ресурсоемкость производства картофеля в условиях Среднего Урала.

На основе агротехнических требований предложена и апробирована методика формирования профиля клубненесущего слоя, адаптированная к конкретным почвам и производственным условиям региона.

На основе теоретических исследований усовершенствованы рабочие органы для формирования клубненесущего слоя в виде гряды путем сближения гребней с одновременной междурядной обработкой, позволяющие обеспечить рациональную высоту профиля КНС и создать технологическую колею, проведена экспериментальная оценка в производственных условиях Среднего Урала.

Создан и апробирован в производственных условиях агрегат, формирующий в процессе междурядной обработки посадок картофеля гряду (технологическую колею), что позволяет снизить уплотнение клубненесущего слоя последующими операциями и улучшить технико-экономические показатели (ресурсоемкость) технологии производства картофеля.

Установлены рациональные параметры и оптимальные технологические режимы комбинированного технологического агрегата для конкретных условий эксплуатации Среднего Урала, позволяющие улучшить технико-экономические показатели его работы.

Разработаны мероприятия и технические средства по снижению ресурсоемкое&tradeтранспортного обеспечения урожая картофеля.

Разработана конструкция мягкого оборотного контейнера для упаковки картофеля при уборке, оптимизирована его грузовместимость, предложены стропо-вочные устройства для работы с ним.

Исследован процесс перераспределения нагрузки между осями агрегата (тракторного прицепа и трактора) при использовании ГСВ, установлены зависимости нагрузок от давления в системе и конструктивных параметров агрегата, позволившие разработать технические средства повышения проходимости транспорта в сложных условиях движения.

Представлены апробированные в производственных условиях рекомендации по использованию разработанных конструкций, позволяющие предприятиям эффективно использовать представленные средства механизации.

Предложена методика оценки комплекса технических средств по производству картофеля, позволяющая установить наиболее ресурсоемкие операции и, в результате их совершенствования, минимизировать затраты на их выполнение в заданных условиях производства.

На защиту выносятся:

— методология обоснования направлений по совершенствованию средств механизации и технологических приемов для снижения ресурсоемкости при производстве картофеля применительно к зональным условиям;

— создание технических средств по формированию профиля клубненесущего слоя почвы и перемещения урожая картофеля с оптимизаций их параметров и рекомендациями по применению, повышающих степень механизации работ и снижающих их ресурсоемкость;

— комплексы машин для зональных и производственных условий, обеспечивающие снижение ресурсоемкости производства картофеля, методика их оценки.

Практическая ценность и реализация результатов исследований.

Оптимизированы параметры технических средств, определены состав и структура комплексов машин по возделыванию картофеля, адаптированные к конкретным почвенно-климатическим условиям, позволяющие снизить ресурсоемкость технологического процесса его производства.

Разработаны рабочие органы и усовершенствованы машины по формированию клубненесущего слоя при возделывании картофеля для условий Среднего Урала, позволяющие улучшить условия вегетации и уборки урожая.

Разработаны и апробированы в производственных условиях средства механизации погрузочно-разгрузочных работ при уборке картофеля в конкретных почвенно-климатических условиях Среднего Урала, позволяющие повысить проходимость транспортных агрегатов и обеспечивающие своевременность вывоза урожая с поля, особенно в неблагоприятных условиях работы.

Результаты исследований одобрены и рекомендованы к внедрению.

Научно-техническим советом министерства сельского хозяйства Свердловской области принято решение о внедрении результатов исследований в производство. Решением исполнительного комитета Свердловского областного совета народных депутатов № 94 от 5.03.1987 года поставлена задача изготовить для предприятий области 95 тысяч МОК.

Решением проблемного совета от 12.02.1982 года по выполнению задания 16.06 и задания 0.СХ.108 «Разработать и внедрить комплекс мероприятий по повышению эффективности использования тракторов, автомобилей, сельскохозяйственных машин для Нечерноземной зоны РСФСР» одобрены разработки Свердловского СХИ по внедрению в производство комбинированных агрегатов и средств повышения проходимости тракторных транспортных агрегатов.

Результаты исследований одобрены и рекомендованы к внедрению научно-техническим советом Межрегионального комитета по сельскохозяйственному машиностроению Ассоциации экономического взаимодействия областей и республик Уральского региона 8.04.2007 г.

Отдельные разработки внедрены в производство предприятиями Свердловской области, в том числе совхозами «Криулинский», «Хромцово», «Косулин-ский», СПК «Первоуральский», Бисертским заводом сельскохозяйственных машин, а также фермерскими хозяйствами.

Результаты исследований используются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Уральская государственная сельскохозяйственная академия» и ФГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет».

Апробация работы. Основные положения результатов исследования докладывались на совещании отделения ВАСХНИЛ по НЗ РСФСР (1982 г.), научно-техническом совете министерства сельского хозяйства Свердловской области (1984 г.), научных конференциях УралНИИСХОЗа (1985 г.), на международных, республиканских и региональных научных конференциях Челябинского государственного агроинженерного университета (1966 — 2007 гг.), Уральской государственной с.-х. академии (1966 — 2007 гг.), Белорусской е.- х. академии (1972 г.) и других.

Публикации. По результатам исследований опубликованы монографии, более 50 научных работ и рекомендаций, изданных в центральных и региональных журналах, сборниках научных работ в различных издательствах. Многие разработки по теме признаны изобретениями, на которые получены авторские свидетельства и патенты.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка использованной литературы, включающего в себя 251 наименование, и 44 приложения. Общий объем работы составляет 273 страницы текста, включая 15 таблиц, 83 рисунка.

1. Контроль весновспашка, культивация с боронованием, фрезерование с нарезкой гребней, посадка в гребнимеждурядная обработка двухкратная, удаление ботвы, уборка.

2. Полосное фрезерование почвы при возделывании картофеля на грядах является одним из путей экономии энергии относительно сплошного фрезерования при возделывании на гребнях.

3. Исследования РРО для формирования КНС показали его преимущества перед пассивным РО. РРО обеспечивает удовлетворительные параметры КНСрасходует энергию экономнее, чем ПРОобеспечивает снижение количества сорняков в зоне расположения гнезд.